Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным движением

77-я Международная научно-техническая конференция ААИ“АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ.ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И ПОДГОТОВКА КАДРОВ”

Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным

движением

МГТУ «МАМИ» Кафедра «Электротехника и компьютеризированные электромеханические системы»Научный руководитель к.т.н. КЕЦАРИС А.А.Докладчик аспирант ДУХАНИН В.И.

28 марта 2011 годаРОССИЯ, МОСКВА, МГТУ «МАМИ»

Линейный генератор со свободным поршнем

(ЛГСП)

Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным движением

Экспериментальная линейная электрическая машина


Экспериментальная линейная электрическая машина


Задачи исследования:

1.Создать математическую модель линейной электрической машины для решения методом конечных элементов.

2.Реализация моделирования движения подвижного элемента внутри статора и динамических электрических процессов методом подвижных сеток.

3.Получение электрических характеристик машины.

4.Подготовка математической модели для совместного решения динамики подвижного элемента линейной электрической машины и термодинамического воздействия процессов сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания.

Выбор конструкциимагнитной системы

Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным движением обилях

Система кольцевых магнитов с осевой чередующейся намагниченностью

Выбор конструкциимагнитной системы


Система кольцевых магнитов с осевой чередующейся и осевой чередующейся намагниченностью

Основные параметры электрической машины


Система кольцевых магнитов с осевой чередующейся и осевой чередующейся намагниченностью

Конструктивные параметрыНаименование параметра Обозн. Ед.изм Знач.

Радиус внутренней проточки статора Rtube мм 60Наружный радиус статора Rstat мм 102Внутренний радиус трубы коммутатора

R1 мм 46,3

Внутренний радиус катушек Rcoil мм 62Внутренний радиус постоянных магнитов

Rmagn мм 84

Внутренний радиус доп. пост. магнитов

Rmagn1 мм 97,4

Воздушный зазор delta мм 1Толщина стенки трубы коммутатора a1 мм 4,4Шаг полюсов статора TAUst мм 22Шаг кольцевых выступов коммутатора мм 16,5Толщина кольцевых постоянных магнитов

Amagn мм 6,6

Половина толщины магнитопровода b мм 3,08Толщина кольцевого выступа коммутатора

Acom мм 6,16

Относительный размер уступа магнитопровода

– 0,6

Число витков катушки NC – 50Толщина провода катушки D1_wire мм 2,6Активное сопротивление катушки Res_coil Ом 0.0385

Основные параметры электрической машины


Результаты расчетов


Зависимость мощности от величины рабочего хода

Зависимость мощности от частоты колебаний

Характеристики электрической машины при частоте 50 Гц и рабочем ходе 100 мм

Магнитная индукция в рабочем воздушном

зазоре

Суммарная сила тока на нагрузке

Суммарная осевая сила, действующая на подвижный элемент

Заключение


невысокие удельные мощностные характеристики рассмотренной линейной электрической машины, требующие ее дальнейшей оптимизации, как геометрии, так и кинематических параметров работы;

достаточно большую массу постоянных магнитов, что приводит к удорожанию электрической машины.

Вместе с этим устройство пригодно для лабораторного моделирования в дальнейшем.В результате расчета линейной электрической машины методом конечных элементов можно

детально исследовать распределение магнитного поля с учетом нелинейных характеристик магнитных материалов. При возросших вычислительных мощностях современных компьютеров появляется возможность проводить оптимизацию параметров электрических машин при моделировании движения частей электрической машины относительно друг друга.

Ед. изм. Величина

Удельные параметры

Удельная мощность на единицу поверхности воздушного зазора Вт/м2 8734

Удельная мощность на единицу объема статора Вт/м3 100 747

Удельная мощность на единицу массы электрической машины Вт/кг 16,8

Массовые параметры

Масса подвижного элемента (без элементов крепления) кг 5,9

Масса магнитного материала кг 8,00

Список литературы

1. Boldea, I. Synchronous generators. The Electric Generators Handbook. Taylor & Francis Group, 2006

2. Boldea, I. Variable speed generators. The Electric Generators Handbook. Taylor & Francis Group, 2006

3. High Performance Free-Piston Stirling Engines, Sunpower Inc. Athens, Ohio USA.2005

4. Cawthorne William R., Optimization of a Brushless Permanent Magnet Linear Alternator for Use With a Linear Internal Combustion Engine. Dissertation, the College of Engineering and Mineral Resources at West Virginia University, Morgantown, West Virginia, 1999

5. Hanson Jorgen, Analysis and Control of a Hybrid Vehicle Powered by a Free-Piston Energy Converter, Electrical Machines and Power Electronics School of Electrical Engineering. Royal Institute of Technology (KTH), Stockholm, Sweden 2006

1. Boldea, I. Synchronous generators. The Electric Generators Handbook. Taylor & Francis Group, 2006

2. Boldea, I. Variable speed generators. The Electric Generators Handbook. Taylor & Francis Group, 2006

3. High Performance Free-Piston Stirling Engines, Sunpower Inc. Athens, Ohio USA.2005

4. Cawthorne William R., Optimization of a Brushless Permanent Magnet Linear Alternator for Use With a Linear Internal Combustion Engine. Dissertation, the College of Engineering and Mineral Resources at West Virginia University, Morgantown, West Virginia, 1999

5. Hanson Jorgen, Analysis and Control of a Hybrid Vehicle Powered by a Free-Piston Energy Converter, Electrical Machines and Power Electronics School of Electrical Engineering. Royal Institute of Technology (KTH), Stockholm, Sweden 2006


Благодарю за внимание

Применение линейного электрического генератора с двигателем со свободным поршнем в гибридных автомобилях

Documents

Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным движением